KR100608545B1 - Sealed roll bearing - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 롤러 저널에 고 강도의 저널 부시가 끼워맞추어져 있고 특정 형상을 가진 밀봉 링의 플랜지에 의해 롤러 단부면 쪽을 향한 저널 부시의 단부 및 적어도 롤러 단부면의 영역이 기밀하게 맞물린 밀봉된 압연기의 롤러 베어링에 관한 것이다.The invention relates to a sealed rolling mill in which a high-strength journal bush is fitted to a roller journal and in which the end of the journal bush and at least the area of the roller end face are hermetically engaged by the flange of the sealing ring with a particular shape. Relates to roller bearings.
베어링에 의해 지지되는 롤러 저널과 롤러 몸체의 단부면 사이에 있는 롤러의 응력영역을 부식성의 롤링 매체로부터 차단시키고, 베어링으로부터 나오는 오일로부터도 차단시키기 위해, 베어링의 저널 부시 및 롤러몸체의 단부면에 기밀하게 맞물리는 밀봉장치가 이미 제안되어 있다.In order to isolate the stress area of the roller between the roller journal supported by the bearing and the end face of the roller body from the corrosive rolling media and from oil from the bearing, the journal bush of the bearing and the end face of the roller body A hermetic sealing device has already been proposed.
미국 특허 제4 790 673호는, 예를 들어 저널 부시의 돌출부상에 끼워진 밀봉 링을 나타내고 있는데, 이는 경우에 따라 밀봉요소에 의해 롤러 본체의 단부면에 대해 압축응력을 받게 된다. 이런 밀봉 링에서의 단점은 압연력에 의해 작용하는, 롤러 저널과 롤러 몸체 사이의 상대적인 구부러짐에 있어서 이러한 밀봉 링의 구부러짐이 적어도 롤러 단부면에 대한 링의 접촉면의 범위에서는 수행되지 않아서, 틈을 형성할 수 있는데, 이때 이러한 틈에 의해 부식성 오일이 롤러의 응력영역에 도달할 수 있다.U. S. Patent No. 4 790 673, for example, shows a sealing ring fitted on the projection of the journal bush, which is in some cases subjected to compressive stress against the end face of the roller body by the sealing element. The disadvantage with this sealing ring is that in the relative bending between the roller journal and the roller body, acting by the rolling force, the bending of this sealing ring is not carried out at least in the range of the contact surface of the ring to the roller end face, thus forming a gap. In this case, the gap may allow the corrosive oil to reach the stress region of the roller.
저널 부시의 돌출부상에 밀봉 링을 끼우는 과정에 있어서 밀봉 링은 그 치수가 반경 방향으로 변할 뿐만 아니라 축방향으로도 수축되기 때문에, 밀봉 링의 구성에 있어서 롤러 본체의 단부면과 이에 접하는 밀봉 링 플랜지 사이에 미소 틈이 반드시 생기고, 이에 의해 부식성 오일이 롤러 저널의 응력영역에 도달할 수 있다.In the process of fitting the sealing ring on the projection of the journal bush, the sealing ring not only changes its radial direction but also contracts in the axial direction, so that the sealing ring flange is in contact with the end face of the roller body in the construction of the sealing ring. Small gaps necessarily occur between them, whereby corrosive oil can reach the stress zone of the roller journal.
저널 부시의 영역에 밀봉 링을 끼움으로써 당해 저널 부시의 영역이 롤러 저널 및 롤러의 응력영역에 대해 압착된다. 위에서 언급한 상대적인 구부러짐 및 이러한 압착과정에 의해 롤러의 응력영역에서 롤러와 압축응력하에 존재하는 저널 부시 사이에 피팅(pitting) 형성을 배제하지 못하게 된다. By fitting a sealing ring in the area of the journal bush, the area of the journal bush is pressed against the stress zone of the roller journal and the roller. The relative bending mentioned above and this compression process do not preclude the formation of a fitting between the roller and the journal bush under compressive stress in the roller's stress zone.
이러한 단점을 제거하기 위해 롤러 본체의 단부면 상대편에 위치하는 밀봉 링 플랜지가 단부면과 볼트로 결합되어 있는 것이 이미 제안되어 있다. 그러나, 이는 동시에 한 플랜지에 끼워맞추어지고 다른 플랜지에 나사로 고정된 밀봉 링이 상기한 구부러짐을 롤러 저널의 응력영역에서 완전히 실행하지 못한다. 이로 인해 밀봉 링에서 발생하는 응력하에서 볼트가 길어지고 볼트의 몸체를 부분적으로 절단 및 전단시킨다.In order to eliminate this disadvantage, it has already been proposed that a sealing ring flange located opposite the end face of the roller body is bolted to the end face. However, this does not allow the sealing ring, which fits on one flange at the same time and is screwed on the other flange, to completely perform the above bending in the stress zone of the roller journal. This results in a longer bolt under partial stresses in the sealing ring and partial cutting and shearing of the bolt's body.
본 발명의 과제는 롤러 베어링의 밀봉을 더욱 확실하게 하여, 밀봉 링이 롤러의 작동중에 롤러의 응력영역 및 이때 나타나는 구부러짐을 최적조건으로 밀봉하여 긴 사용수명을 가지게 하는 것이다. An object of the present invention is to more reliably seal the roller bearing, so that the sealing ring has a long service life by sealing the stress area of the roller and the bending appearing under optimum conditions during the operation of the roller.
이러한 과제는 롤러 단부면과 맞물린 특정 형상을 가진 밀봉 링의 플랜지가 롤러의 단부면과 고정 결합되고, 저널 부시 단부와 맞물린 특정 형상을 가진 밀봉 링의 플랜지가 각각 하나 이상의 밀봉장치에 의해 밀봉된 좁은 틈을 유지하면서 저널 부시의 단부를 둘러싸는 것을 특징으로 하는 밀봉된 롤러 베어링을 제안함으로써 해결된다.The challenge is that the flange of the sealing ring having a particular shape engaged with the roller end face is fixedly engaged with the end face of the roller, and the flange of the sealing ring having a particular shape engaged with the journal bush end is respectively narrowed by at least one sealing device. It is solved by proposing a sealed roller bearing characterized by surrounding the end of the journal bush while maintaining a gap.
볼트에 의해 견고하게 고정시킴으로써 롤러의 응력영역에 부식성 오일이 도달할 수 없다. 특허청구범위 제 2 항에 따른 볼트에 의한 고정에 의해 롤러 둘레에 고정된 특정 형상을 가진 밀봉 링의 플랜지위치가 롤러 단부면에 위치하도록 한다. 청구범위 제 18 항에 따른 원통형 보강 텅(tongue)은 롤러 단부면에 고정된 몇몇 볼트결합 사이의 내부공간을 플랜지영역에 기밀하게 접촉시켜 롤러의 응력영역에 부식성의 롤링 매체가 도달할 수 없게 한다. 원통형 보강 텅은 롤러 단부면에 플랜지가 인접하여 보강되어 고정된 볼트고정에 의해 롤러 단부면에 대한 편평도를 상실하지 않도록 작용한다. 특정 형상을 가진 밀봉 링과 롤러 단부면 사이의 추가의 밀봉요소는 볼트장치에 있어서의 밀봉작용을 높인다. By firmly fixing by bolts, corrosive oil cannot reach the stress area of the roller. The flange position of the sealing ring having a specific shape fixed around the roller by the bolting according to
볼트결합 대신에 특정 형상을 가진 밀봉 링의 플랜지가 롤러 단부면상에 끼워맞추어질 수 있다. Instead of bolting, a flange of a sealing ring with a particular shape can be fitted on the roller end face.
볼트에 의한 결합 및 끼워맞춤에 의해 특정 형상을 가진 밀봉 링이 고정된다. 이와는 반대로 특정 형상을 가진 밀봉 링의 제2플랜지는 저널 부시 상에 고정되지 않아서 특정 형상을 가진 밀봉 링에서 전혀 압축응력이 발생하지 않을 수 있다. 특정 형상을 가진 밀봉 링의 제2플랜지와 저널 부시 사이의 밀봉장치는 한편으로는 베어링 영역으로부터 롤러의 응력영역에 전혀 오일이 도달하지 않음을 보장하고, 다른 한편으로는 특정 형상을 가진 밀봉 링과 저널 부시 사이에서 발생되는 신장 및 변위가 완화될 수 있음을 보장한다.The engagement and fitting by bolts secures the sealing ring with a particular shape. In contrast, the second flange of the sealing ring with a particular shape may not be fixed on the journal bush so that no compressive stress occurs at all in the sealing ring with the particular shape. The sealing device between the second flange of the sealing ring with a specific shape and the journal bush ensures that no oil reaches the stress area of the roller from the bearing area on the one hand, and on the other hand with the sealing ring with the specific shape. It ensures that elongation and displacement occurring between the journal bushes can be alleviated.
특정 형상을 가진 밀봉 링의 제2플랜지와 이로부터 맞물린 저널 부시 사이에 좁은 틈이 형성될 수 있으며, 이는 조절밸브의 작용을 하고, 밀봉장치에 대해 오일압력을 감소시킨다. 홈 또는 틈의 개시부로서 형성되어 있는 추가의 밀봉작용부는 오일압력을 더욱 감소시키는 응력 해방 영역 또는 래버린스로서 작용한다. A narrow gap can be formed between the second flange of the sealing ring with a particular shape and the journal bushing engaged therefrom, which acts as a regulating valve and reduces the oil pressure against the sealing device. The additional sealing action formed as the start of the groove or gap acts as a stress relief area or labyrinth which further reduces the oil pressure.
청구범위 제 16 항에 기재된 바와 같이 2개의 O-링이 차례로 제공되어 베어링에 적합한 O-링이 형성되도록 릴리프 구멍에 의해 오일을 유도시킬 수 있으므로 O-링으로서 형성되는 밀봉장치상에 큰 압력은 더 이상 작용할 수 없다.As described in
청구범위 제 19 항 내지 제 22 항에 기재된 바와 같이, 도 1 내지 3에 따른 밀봉된 베어링은, 볼트결합에 추가하여, 경우에 따라 더욱 큰 밀봉작용을 나타내기 위해 밀봉요소가 제공되는 환형 홈을 가질 수 있다. 환형 홈은 롤러의 단부면 또는 특정 형상을 가진 밀봉 링의 플랜지에 제공될 수 있다. 또한, 환형 홈은 롤러의 단부면 및 특정 형상을 가진 밀봉 링의 플랜지 양측에 제공될 수도 있다. 그리고, 환형 홈에 밀봉요소가 배치된다.As described in
본 발명에 따르면, 롤러 저널에 고 강도의 저널 부시가 끼워맞추어져 있고 특정 형상을 가진 밀봉 링의 플랜지에 의해 롤러 단부면 쪽을 향한 저널 부시의 단부 및 적어도 롤러 단부면의 영역이 기밀하게 맞물린 밀봉된 롤러 베어링에 있어서, 롤러 단부면(7, 7')과 맞물린 특정 형상을 가진 밀봉 링(9, 9', 9", 9"')의 제1플랜지(8, 8')가 롤러(1)의 단부면(7, 7')과 고정 결합되고, 저널 부시(5, 5')의 단부와 맞물린 특정 형상을 가진 밀봉 링(9, 9', 9", 9"')의 제2플랜지(12, 12', 12")가 각각 하나 이상의 밀봉장치(O-링 14, 14', 14")에 의해 밀봉된 좁은 틈(15, 15')을 유지하면서 저널 부시의 단부를 둘러싸는 밀봉된 롤러 베어링이 제공된다.According to the invention, a high strength journal bush is fitted to a roller journal and the seal of the journal bush towards the roller end face and at least the area of the roller end face is hermetically engaged by the flange of the sealing ring having a particular shape. In a conventional roller bearing, the
상기 구성에 있어서, 롤러 단부면(7)과 이에 접하는 특정 형상을 가진 밀봉 링(9, 9', 9")의 제1플랜지(8) 사이의 고정 결합이 볼트결합(10)인 것이 바람직하다.In the above configuration, it is preferable that the fixed coupling between the
또한, 롤러 단부면(7')과 이에 접하는 특정 형상을 가진 밀봉 링(9"')의 제1플랜지(8') 사이의 고정 결합이 수축끼워맞춤인 것이 바람직하다.It is also preferred that the fixed engagement between the roller end face 7 'and the first flange 8' of the
또한, 특정 형상을 가진 밀봉 링(9"')의 제1플랜지(8')의 돌출부(21)가 거의 축에 평행한 방향으로 위치하는 단부면 부분(22)상에 끼워맞추어지는 것이 바람직하다.Further, it is preferable that the
또한, 저널 부시(5, 5')와 제2플랜지(12, 12', 12") 사이에서 형성되어 밀봉작용을 하는 틈(15, 15')이 저널 부시(5, 5') 및 제2플랜지(12, 12', 12")에 제공된 홈(13, 13', 13")으로서 형성되어 있는 것이 바람직하다.In addition,
대체 실시형태로서, 저널 부시(5, 5')와 제2플랜지(12, 12', 12") 사이에서 형성되어 밀봉작용을 하는 틈(15, 15')이 저널 부시(5, 5') 또는 제2플랜지(12, 12', 12")에 제공된 홈(13, 13', 13")으로서 형성되어 있는 것이 바람직하다.As an alternative embodiment, the
또한, 저널 부시(5, 5')와 제2플랜지(12, 12', 12") 사이에서 형성되어 밀봉작용을 하는 틈(15, 15')의 일부로 형성된 저널 부시(5, 5') 및 제2플랜지(12, 12', 12")의 홈(13, 13', 13")에 O-링(14, 14', 14")과 같은 밀봉장치가 배치되어 있는 것이 바람직하다.Furthermore, the
대체 실시형태로서, 저널 부시(5, 5')와 제2플랜지(12, 12', 12") 사이에서 형성되어 밀봉작용을 하는 틈(15, 15')의 일부로 형성된 저널 부시(5, 5') 또는 제2플랜지(12, 12', 12")의 홈(13, 13', 13")에 O-링(14, 14', 14")과 같은 밀봉장치가 배치되어 있는 것이 바람직하다.As an alternative embodiment, the
또한, 밀봉장치(13, 13', 13"; 14, 14', 14")의 앞에 각각 하나 이상의 추가의 밀봉작용부(15, 16, 18, 19)가 설치되어 있는 것이 바람직하다.It is also preferred that at least one
또한, 추가의 밀봉작용부가 저널 부시(5') 및 특정 형상을 가진 밀봉 링(9')의 제2플랜지(12')에서 환형 홈(18)으로 구성되는 것이 바람직하다.It is also preferred that the additional sealing action consists of an
대체 실시형태로서, 추가의 밀봉작용부가 저널 부시(5') 또는 특정 형상을 가진 밀봉 링(9')의 제2플랜지(12')에서 환형 홈(18)으로 구성되는 것이 바람직하다.As an alternative embodiment, it is preferred that the additional sealing action consists of the
또한, 추가의 밀봉작용부가 틈(15)의 오프셋에 의해 래버린스(16)로 형성되는 것이 바람직하다.It is also preferred that the additional sealing action is formed by the
또한, O-링(14', 19)을 갖는 환형 홈(13", 18')이 저널 부시(5') 또는 특정 형상을 가진 밀봉 링(9")의 제2플랜지(12")에서 축방향으로 차례로 제공되어 있는 것이 바람직하다.In addition,
또한, 특정 형상을 가진 밀봉 링(9")의 제2플랜지(12")에 2개의 밀봉장치(14", 19) 사이의 영역을 릴리프시킬 수 있는 릴리프 구멍(20)이 제공되어 있는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the
또한, 롤러 본체(2)와 결합된 제1플랜지(8, 8')의 단부에 제2플랜지(12, 12', 12")에 대해 동심상으로 뻗어있는 원통형 보강 텅(11)이 제공되어 있는 것이 바람직하다.In addition, a cylindrical reinforcing
또한, 롤러(1)의 단부면(7, 7') 및 특정 형상을 가진 밀봉 링(9, 9', 9", 9"')의 제1플랜지(8, 8')에 홈(23)이 제공되어 있는 것이 바람직하다.Furthermore, the
대체 실시형태로서, 롤러(1)의 단부면(7, 7') 또는 특정 형상을 가진 밀봉 링(9, 9', 9", 9"')의 제1플랜지(8, 8')에 홈(23)이 제공되어 있는 것이 바람직하다.As an alternative embodiment, grooves are provided in the end faces 7, 7 ′ of the
그리고, 홈(23)에 밀봉요소(24)가 배치되어 있는 것이 바람직하다.Preferably, the
아래에서는, 도면과 관련하여 본 발명을 더욱 상세히 기술한다.In the following, the invention is described in more detail with reference to the drawings.
도 1은 롤러(1)의 일부분을 나타낸다. 롤러(1)의 롤러 본체(2), 롤러 저널(3) 및 소위 응력영역(4)이 도시되어 있다. 롤러 저널(3)상에는 베어링 부시(6)와 함께 베어링을 형성하는 저널 부시(5)가 배치되어 있다. 롤러 본체(2)의 단부면(7)에는 볼트(10)에 의해 특정 형상을 가진 밀봉 링(9)의 제1플랜지(8)가 고정된다. 제1플랜지의 자유단에는 제1플랜지(8)의 비틀림을 억제하는 원통형 보강 텅(11)이 장착된다. 1 shows a part of the
특정 형상을 가진 밀봉 링(9)의 제2플랜지(12)는 저널 부시(5)와 맞물린다. 저널 부시(5)에는 O-링(14)을 수용하는 환형 홈(13)이 부착된다. O-링(14)은 저널 부시(5)에 대해 특정 형상을 가진 밀봉 링(9)을 탄성적으로 밀봉시킨다. 베어링(5, 6)으로부터 나오는 오일이 O-링(14)에 완전 압력으로 작용하지 않도록 하기 위해 제2플랜지(12)와 저널 부시(5) 사이에 가능한 한 작은 틈(15)을 제공하며, 이 틈은 조절밸브의 작용을 한다. 틈(15)은 래버린스(16)의 형태를 나타내는 응력 해방 영역까지 확대된다. 이러한 래버린스(16)는 틈(15)과 함께 작용하여 O-링(14)상에 작용하는 오일 압력을 최소화한다. The
롤러(1)의 응력영역(4)과 롤러 저널(3) 사이에는 환형 홈(17)이 제공되어 있고, 이 홈은 응력영역(4)이 저널 부시(5)에 대해 상대적으로 구부러지면, 이 저널 부시는 응력영역(4)에 대해 접촉하는 것이 방지되어 이 응력에 의해 피팅의 형성을 촉진시키는 것이 방지된다.An
도 2는 도 1에 유사한 롤러 부분을 나타내지만 저널 부시(5')는 환형 홈(13') 옆에 제2 환형 홈(18)을 나타낸다. 또한, 이 경우에서 저널 부시(5')와 제2플랜지(12')사이의 틈(15')은 조절밸브로서 작용하는 한편, 환형 홈(18)은 응력해방 영역으로서 작용하여, 낮은 압력을 가지는 누출 오일만이 O-링(14')에 작용할 수 있다. FIG. 2 shows a roller portion similar to that of FIG. 1, but the
도 3은 도 2와 유사하게 O-링(14", 19)과 함께 2개의 환형 홈(13", 18')이 존재한다. O-링(19)과 제2플랜지(12")사이에서 오일이 O-링(14")까지 도달하는 경우, 이 누출 오일은 릴리프 구멍(20)을 통하여 배출될 수 있다. 결과적으로, 저압을 가지는 오일만이 O-링(14")에 작용한다. 3 is similar to FIG. 2 with two
도 4는 롤러 단부면(7')이 롤러축에 대해 평행하게 뻗어있는 단부면 부분(22)을 형성하는 계단형상부를 나타낸다. 특정 형상을 가진 밀봉 링(9"')은 단부면 부분(22)상에 끼워맞춤된 돌출부(21)를 가지고 있다. 따라서, 도 1 내지 3에 도시된 볼트 결합이 생략되어 있지만, 롤러 본체의 단부면과 특정 형상을 가진 밀봉 링 사이에서 롤러 에멀션이나 베어링 오일에 대해 긴밀하게 결합할 수 있다. 4 shows a stepped portion forming an
도 4에 따른 특정 형상을 가진 밀봉 링(9"')은 도 1 내지 3에 도시한 바와 같이 당연히 제2플랜지(12, 12', 12")영역에서 밀봉장치를 가질 수 있다.The sealing
도 1 내지 3에 따른 밀봉된 베어링은, 볼트결합에 추가하여, 경우에 따라 더욱 큰 밀봉작용을 나타내기 위해 밀봉요소(24)가 제공되는 환형 홈(23)을 가질 수 있다.Sealed bearings according to FIGS. 1 to 3, in addition to bolting, may optionally have
도 1 내지 4는 본 발명에 따른 밀봉장치가 장착된 유막 베어링을 나타낸다. 그러나, 본 발명에 따른 밀봉장치의 사용은 유막 베어링에 한정되지 않는다. 기타의 베어링 형태, 예를 들어 상응하는 밀봉장치가 장착되어 있는 롤러 베어링도 가능하다. 1 to 4 show an oil film bearing equipped with a sealing device according to the present invention. However, the use of the sealing device according to the present invention is not limited to oil film bearings. Other bearing forms are also possible, for example roller bearings equipped with corresponding seals.
도 1은 제2 밀봉장치로서 본 발명에 따른 특정 형상을 가진 밀봉 링 및 래버린스(labyrinth)를 갖는 롤러 부분의 부분단면도이다.1 is a partial cross-sectional view of a roller portion having a sealing ring and a labyrinth having a particular shape according to the invention as a second sealing device.
도 2는 환형 릴리프 홈이 제공되어 있는 본 발명에 따른 특정 형상을 가진 밀봉 링을 갖는 롤러 부분의 부분단면도이다.2 is a partial cross-sectional view of a roller portion having a sealing ring with a particular shape according to the present invention provided with an annular relief groove.
도 3은 본 발명에 따른 특정 형상을 가진 밀봉 링 및 2개의 O-링과 하나의 릴리프 구멍을 갖는 롤러 부분의 부분단면도이다.3 is a partial cross-sectional view of a roller ring having a seal ring and two O-rings and one relief hole according to the present invention.
도 4는 특정 형상을 가진 밀봉 링이 롤러 단부면상에 끼워맞추어져 있는 롤러 부분의 부분단면도이다.4 is a partial cross-sectional view of a roller portion in which a sealing ring having a particular shape is fitted on the roller end surface.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)(Explanation of symbols for the main parts of the drawing)
1 : 롤러 2 : 롤러 본체 3 : 롤러 저널1
4 : 응력영역 5 : 저널 부시 6 : 베어링 부시4: stress region 5: journal bush 6: bearing bush
7 : 단부면 8 : 제1플랜지 9 : 특정 형상을 가진 밀봉 링7: end face 8: first flange 9: sealing ring with specific shape
10 : 볼트 11 : 보강 텅 12 : 제2플랜지10
13 : 환형 홈 14 : O-링 15 : 틈13: annular groove 14: O-ring 15: gap
16 : 래버린스 17 : 홈 18 : 환형 홈16: labyrinth 17: groove 18: annular groove
19 : O-링 20 : 릴리프 구멍 21 : 돌출부19: O-ring 20: relief hole 21: protrusion
22 : 단부면 부분 23 : 홈 24 : 밀봉요소22
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